Dissertationes Forestales

Teemu Paljakka. (2020). Tree water transport mediating the changing environmental conditions to tree physiological processes. https://doi.org/10.14214/df.302

Avainsanat: nila; vesipotentiaali; ksyleemi; havupuu; osmolalisuus; vedenjohtavuus

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Puun johtosolukot yhdistävät puun fysiologiset prosessit ja puun kasvun kasvupaikan resurssien saatavuuteen. Vettä liikkuu maasta pitkin mantopuuta, eli ksyleemisolukkoa, jopa 100-metristen puiden latvukseen. Kuoressa sijaitsevaa sokereita ja muita tärkeitä yhdisteitä kuljettavaa nilasolukkoa pitkin yhteyttämistuotteet liikkuvat lehdistä puun aineenvaihdunnallisiin prosesseihin, varastoihin, kasvuun ja puun puolustukseen. Veden saatavuuden heikentymisen seurauksena puu sulkee lehtien ilmarakoja. Tämä samalla laskee puun yhteytystuotosta, koska yhteyttämisessä tarvittavat vesi ja hiilidioksidi siirtyvät molemmat ilmarakojen kautta lehtien ja ympäröivän ilman välillä. Nilakuljetuksen saa aikaiseksi hydrostaattiset paine-erot, turgorpaine-erot, mitkä muodostuvat kuljetussolukkoihin, esimerkiksi puun latvuston ja juuriston välille. Turgorpaine-erot muodostuvat nilan osmolalisuuden, eli osmoottisesti aktiivisten yhdisteiden pitoisuuden, ja ksyleemin vesipotentiaalin yhteisvaikutuksesta. Puut ovat sopeutuneet paikallisiin olosuhteisiin perinnöllisten tekijöiden avulla sekä mukautuen rakenteellisesti kasvun avulla. Nopeisiin ympäristön muutoksiin puut sopeutuvat fysiologisilla vasteilla. Tässä väitöskirjassa tarkastellaan puun fysiologisia vasteita, kuten nilasolukon osmolalisuutta, puun vesipotentiaalia ja lehtien ilmarakojen aukioloastetta eli ilmarakokonduktanssia, ja kuinka ne ovat kytköksissä muuttuviin ympäristöolosuhteisiin. Väitöskirjan tutkimukset keskittyvät metsämäntyyn ja –kuuseen, ja ne ovat pääosin kenttäolosuhteissa tehtyjä tutkimuksia.
Tämän väitöskirjan tulosten mukaan vuodenaikaiset vaihtelut maan lämpötilassa ja vesipitoisuudessa välittyvät puun vedenkuljetuskykyyn maan ja latvuston välillä. Myös lehtien ilmarakokonduktanssi, ja siten myös puun hiilensidonta, ovat kytköksissä näihin vedenkuljetuskyvyn muutoksiin kasvukauden aikana. Väitöskirjan tutkimukset tukevat vallitsevaa käsitystä nilakuljetuksen toiminnasta, ns. Münchin nilakuljetusteoriaa, missä osmoottiset pitoisuuserot muodostavat riittävän turgorpaine-eron sokereita tuottavien, tai varastoivien, ja sokereita kuluttavien solukkojen välille. Nilakuljetukselle tarvittava osmoottinen gradientti solukkojen välillä sekä painovoiman edistävä vaikutus puun juuristoa kohti tapahtuvassa nilakuljetuksessa ovat molemmat havaittavissa näissä tutkimuksissa kenttäolosuhteissa. Vettä kuljettavan ksyleemisolukon vesipotentiaali ohjailee puun nilasolukon osmolalisuutta ja turgorpainetta päivittäin, veden saatavuutta ja puun haihdutusta mukaillen. Nilakuljetusta ajavat turgorpaine-erot näyttäisivät myös määrittävän puun päivittäistä ja vuodenaikaista yhteytystuotteiden allokointia vedensaatavuuden mukaan. Kaarnakuoriaisten mukana puihin kulkeutuvat sinistäjäsienet kykenevät aiheuttamaan puun vedenkuljetuksessa häiriöitä, mitkä voivat heikentää puun elinvoimaisuutta. Äkilliset heikentymiset puun vedenkuljetuksessa voivat olla seurausta veden pintajännityksen laskusta ksyleemisolukossa intensiivisen patogeeni-infektion seurauksena.

Paljakka, University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Institute for Atmospheric and Earth System Research / Forest Sciences Sähköposti: teemu.paljakka@helsinki.fi

Tommy Chan. (2016). Dynamic variations in bark hydraulics – understanding whole tree processes and its linkage to bark hydraulic function and structure. https://doi.org/10.14214/df.229

Avainsanat: kasvu; yhteyttäminen; hengitys; ksylemi; nila; keväänherääminen

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Täysikasvuisen puun runko koostuu vuosirenkaisiin jakautuneesta puuaineesta ja sitä suojaavasta kuoresta. Kuoren dynaamiset variaatiot ovat sen rakenteesta ja funktiosta johtuen monimutkaisia: paksu ulkokuori toimii suojana ulkopuolista bioottista ja abioottista ympäristöä vastaan. Puun sokerinkuljetus tapahtuu puun sisäkuoressa, nilassa. Suuri osa kuoren läpimitanmuutoksesta johtuu sokerinkuljetuksesta ja siihen liittyvistä prosesseista. Ksylemi, joka kuljettaa vettä päinvastaiseen suuntaan on yhteydessä nilaan puun koko rungon matkalta. Nilan ja ksylemin läheinen yhteys indikoi toiminnallista yhteyttä.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena on tutkia dynaamisia prosesseja jotka tapahtuvat puun kuoressa ja kuoren interaktioita puun muiden prosessien ja ulkoympäristön kanssa. Näitä interaktioita ei ole tähän mennessä kvantifoitu yhtä tarkasti kuin nyt, etenkään päivittäisellä aika-askeleella.

Tämä väitöskirja koostuu neljästä artikkelista joista yksi on mallinnustutkimus ja kolme on kokeellisia tutkimuksia. Puun rungon kasvua arvioidaan mallilla joka erottaa puiden kuoren mitatuista läpimitanmuutoksista puiden vesitilanteesta johtuvat ja paksuuskasvusta johtuvat muutokset. Tästä saatuja tuloksia verrataan ulkoisiin ympäristöolosuhteisiin yhdessä artikkelissa, ja kasvuhengitykseen toisessa artikkelissa. Kahdessa muussa artikkelissa tutkitaan yhteyttämisen ja hengityksen vuodenaikaisvaihteluita, sekä puun kuoren dynamiikka kevään aikana.

Väitöskirjan johtopäätöksenä todetaan miten tiiviisti puiden eri fysiologiset prosessit ja ympäristöolosuhteet ovat yhteydessä kuoren läpimitanmuutoksiin. Väitöskirjan tulokset avaavat uusia mahdollisuuksia kuoren hydrauliikan dynamiikan ja ekofysiologisten prosessien ymmärtämiseen implementoimalla kenttämittauksia ja mallinnusta.

Chan, University of Helsinki, Department of Forest Sciences Sähköposti: tommy.chan@helsinki.fi

Inka Pippuri. (2015). Airborne laser scanning based forest inventory for forest management by applying novel metrics and multiple data source. https://doi.org/10.14214/df.193

Avainsanat: laserkeilaus; metsien inventointi; horisontaalinen muuttuja; luokittelu; metsänhoitotarve; monilähdeinventointi

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Laserkeilausperusteisen metsien inventoinnin kehittäminen metsänhoidon päätöksenteon tueksi hyödyntäen uudenlaisia lasermuuttujia sekä useita aineistolähteitä Suomessa on hiljattain siirrytty uuteen laserkeilausperusteiseen metsien inventointiin, jonka avulla puustotunnukset voidaan ennustaa aiempaa tarkemmin ja kustannustehokkaammin. Laserkeilausperusteinen inventointi ei ole kuitenkaan vielä pystynyt täyttämään kaikkia metsänhoidon tietotarpeita. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli kehittää laserkeilausperusteista metsien inventointia metsänhoidon tueksi soveltaen uudenlaisia lasermuuttujia ja useita aineistolähteitä. Työssä tutkittiin erityisesti metsämaan luokittelua, puulajikohtaisten puustotunnusten ennustamista ja puiden tilajärjestyksen sekä metsänhoitotarpeiden,kuten ensiharvennuksen ja taimikonhoidon, tunnistamista. Laserkeilausaineistoon perustuvassaa aluepohjaisessa inventoinnissa hyödynnettiin useita aineistolähteitä, kuten laserkeilaus-, satelliitti-, ilmakuva- ja olemassa olevaa kuviotietoaineistoa. Lisäksi testattiin valtakunnan metsien inventoinnin maastoaineiston soveltuvuutta mallinnusaineistoksi. Erityisesti tutkittiin horisontaalisten lasermuuttujien soveltuvuutta metsämaan, puiden tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen luokittelussa. Tulokset osoittivat, että metsämaan luokittelu sekä puuston tilajärjestyksen ja metsänhoitotarpeen tunnistaminen on mahdollista laserkeilausperusteiseen metsien inventointimenetelmään perustuen. Erityisen hyvin onnistui maankäytön luokittelu, mutta myös kasvupaikkojen, sekä kuivatustilanteen luokittelu onnistui kohtuullisen hyvin. Puulajikohtaisten puustotunnusten ennustaminen useamman kuin kolmen puulajin tapauksessa tarkentui, kun ennustamisessa hyödynnettiin puulajitietoa olemassa olevasta kuviotietoaineistosta. Puuston tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen tunnistaminen onnistui erityisen hyvin ja taimikonhoitotarpeen kohtuullisesti. Horisontaalisten lasermuuttujien havaittiin olevan tärkeimpiä selittäviä muuttujia maankäyttöluokkien, metsämaan päätyypin, kuivatustilanteen, puiden tilajärjestyksen sekä ensiharvennustarpeen ennustamisessa. Tässä työssä tuotettiin uutta metodologista tietotaitoa horisontaalisten lasermuuttujien sekä useiden aineistolähteiden yhtäaikaisesta hyödyntämisestä kustannustehokkaassa metsien inventoinnissa ja metsänhoidon suunnittelussa. Osaa kehitetyistä menetelmistä on jo sovellettu metsien inventointiin Suomessa.

Pippuri, University of Eastern Finland, School of Forest Sciences Sähköposti: inka.pippuri@uef.fi

Sakari Tuominen. (2007). Estimation of local forest attributes by utilizing two-phase sampling and auxiliary data. https://doi.org/10.14214/df.41

Avainsanat: monilähteinen metsien inventointi; kaksivaiheinen otanta

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Tässä työssä tarkastellaan kaksivaiheiseen otantaan perustuvan metsäninventointimenetelmän soveltuvuutta metsäsuunnittelussa tarvittavan inventointitiedon keräämiseen metsikkökuvioille tai niiden osille. Tarkasteltava menetelmä perustuu monilähteiseen metsien inventointiin, jossa yhdistetään erilaisia aputietolähteitä, kuten kaukokartoitustietoa ja muuta karttatietoa, maastossa mitattuun tietoon. Aputietoa käytetään ensimmäisen vaiheen tietona, ja sillä pyritään kattamaan kaikki inventointiyksiköt. Työssä tutkittiin erilaisia menetelmiä, joiden tarkoituksena oli parantaa inventoinnin tuottamien metsikkötunnusten estimaattien tarkkuutta. Aputiedon esikäsittelyn menetelminä tarkasteltiin ilmakuvien sävyarvojen radiometristä korjausta referenssikuvan avulla, samoin kuin numeerisilta ilmakuvilta irrotettavien kuvapiirteiden valintaa metsikkötunnusten estimointia varten. Erilaisten spatiaalisten yksiköiden käyttökelpoisuutta vertailtiin korkean resoluution kaukokuvien kuvapiirteiden irrottamisessa metsäninventointia varten. Lisäksi tutkittiin menetelmiä usean eri aputietolähteen yhdistämisessä ja aputietolähteiden painotusta niitä yhdistettäessä. Tutkimuksessa sovellettu ilmakuvan sävyarvojen korjausmenetelmä osoittautui käyttökelpoiseksi ja toimivaksi, ja sillä pystyttiin parantamaan korrelaatiota ilmakuvapiirteiden ja metsätunnusten välillä. Ilmakuvilta ja muilta korkean resoluution kuvilta irrotettavien kuvapiirteiden testaus osoitti, että kuvat sisältävät runsaasti metsäninventoinnin kannalta arvokasta informaatiota, jota voidaan hyödyntää tarkastelemalla kuvapikseleiden spatiaalista järjestystä. Lisäksi järjestelmällinen kuvapiirteiden valinta tuotti metsätunnusten estimoinnissa paremman tuloksen kuin kaikkien kuvapiirteiden käyttäminen. Vertailtaessa kuvapiirteiden irrotuksessa käytettäviä spatiaalisia yksiköitä kuvasegmentteihin perustuva menetelmä antoi yleisesti ottaen parempia tuloksia kuin koealoihin perustuva menetelmä. Useita aputietolähteitä yhdistämällä tuotetut estimaatit antoivat parempia tuloksia kuin mikään aputietolähde yksinään. Parhaat estimaatit useita aputietoja yhdistettäessä saatiin aikaan painottamalla kunkin aputiedon tuottamia estimaatteja niiden keskineliövirheiden käänteisarvoilla. Huolimatta siitä, että metsikkötunnusten estimoinnin tarkkuutta voidaan parantaa monin eri keinoin, kaksivaiheiseen otantaan ja tässä käytettyihin aputietolähteisiin perustuvien metsikkötunnusestimaattien tarkkuus ei ole riittävän korkea, jotta niitä voitaisiin suoraan käyttää metsikkökuvioille tehtävien hakkuu- ja metsänhoitotoimenpiteiden suunnittelun pohjana.

Tuominen, University of Helsinki, Department of Forest Resource Management Sähköposti: sakari.tuominen@metla.fi

Nuria Altimir. (2006). The ozone transfer between atmosphere and vegetation. A study on Scots pine in the field. https://doi.org/10.14214/df.28

Avainsanat: kaasujenvaihto; otsonilaskeuma; oksakammiot; ilmarako; pintailmiöt; SMEAR

Tiivistelmä | Näytä lisätiedot | Artikkeli PDF-muodossa | Tekijä

Väitöskirjassa tarkastellaan otsonin kulkeutumismekanismien säätelyä kasvin ja ilmakehän välillä. Kulkeutumisprosessien ymmärtäminen hyödyttää sekä O³ laskeuman että otsonin aiheuttamien kasvillisuusvaikutusten ennustamisessa. Tutkimus perustuu otsonivuomittauksiin ja useiden vuosien pituisten aikasarjojen analyyseihin mäntymetsässä (Pinus sylvestris L.). Analyyseissä käytettiin hyväksi kaasujenvaihtomittauksiin tarkoitettuja oksakammioita, joilla tehtiin yhtäaikaisia O³, CO² ja H²O –vaihtomittauksia. Lisäksi mitattiin latvustason O³-, CO²- ja H²O -vuota, lehvästön pinnan kosteutta ja useita ympäristömuuttujia. Aineisto kerättiin SMEAR II mittausasemalta Etelä-Suomesta. Oksakammioilla tehtäviä kaasujenvaihtomittauksia voidaan soveltaa tarkasteltaessa lehvästön läheisten otsonipitoisuuksien vaihtelua kenttäoloissa, kun huomioidaan virheet jotka aiheutuvat O³ reaktiivisuudesta ja sen alhaisista pitoisuuksista. Otsonin hävikki oksakammion seinämiin voitiin korjata samanaikaisilla mittaustuloksilla tyhjästä mittauskammiosta, ja tätä korjausta käytettiin hyväksi laskettaessa O³ pitoisuuden massatasapainoa oksakammion sisällä. Männynoksaan kohdistuva otsonivuo jakautui kahteen yhtäsuureen osaan; ilmaraon kontrolloimiin ja pintaprosesseihin. Kokonaisvuon ajallinen vaihtelu ajoittui yhteen männyn muun biologisen aktiivisuuden kanssa. Lisäksi ympäristön kosteus oli merkittävä tekijä otsonivuon vaihtelussa. Ilmaraon kautta neulasen sisälle kulkeutuvan otsonin määrää arvioitiin ilmaraon toiminnallisten mallien avulla, jonka jälkeen kokonaisvuosta ylijäävää osuutta tarkasteltiin erikseen. Ilman kosteuden havaittiin lisäävän otsonin laskeumaa neulaspinnoille muodostuvan ohuen, nestemäisen vesikalvon vuoksi. Otsonin diffuusiota neulassolukkoon tarkasteltiin teoreettisesti yhden ilmaraon mittakaavassa, jolloin havaittiin että otsonihävikki juuri ilmaraon yläpuolella tai sen läheisellä pinnalla voi kokonaan estää tai merkittävästi vähentää otsonin kulkeutumista yhteyttävän solukon sisälle. Väitöskirjassa pohditaan otsonivuon mittauksen metodologiaa, eri tekijöiden merkitystä otsonivuon suuruuden määräytymisessä, vuon jakautumista eri komponentteihin ja mahdollisia mekanismeja joilla otsoni tuhoutuu ennen joutumistaan ilmarakoon ja solukkoon.

Altimir, University of Helsinki, Department of Forest Ecology Sähköposti: nuria.altimir@helsinki.fi

Artikkelit jotka sisältää sanan 'nila'

Kategoria : Articles